膜生物反应器在猪场污水处理中的应用及技术现状

叙述了猪场污水的特点及膜生物反应器(MBR)处理猪场污水工艺的国内外应用及技术现状,对MBR用于猪场污水处理的几种典型工艺及应用实例、处理效果、操作条件的研究及膜污染和清洗方法等进行了讨论,并展望了MBR用于猪场污水处理的发展前景和今后的研究方向。     

膜生物反应器处理猪场污水研究

为探讨膜生物反应器(MBR)处理猪场污水的可行性和膜生物反应器的运行、操作条件,为膜生物反应器在处理猪场污水中的应用提供必要的基础参数,该文采用U型中空纤维膜和L式中空纤维膜生物反应器,对不同的化学需氧量(COD)及氨氮(NH⁺₄-N)进水浓度、溶解氧水平(DO)、污泥龄(SRT)进行了4种工况试验研究。结果表明,MBR作为猪场污水处理好氧段是可行的,当进水COD平均浓度为1860 mg/L,U型、L式膜平均去除率分别为84.10％,81.20％;NH⁺₄-N进水平均浓度为511 mg/L,U型、L式膜平均去除率分别为93.81％,93.61％。     

絮凝预处理对奶牛场膜生物反应器膜污染影响的中试试验

为探讨经济实用的高浓度奶牛场污水预处理方法,该研究开展了絮凝预处理对膜生物反应器（Membrane Bioreactor,MBR）膜污染的影响试验,试验采用高浓度奶牛场污水原水和絮凝出水作为MBR进水依次运行,对比分析了不同进水的膜污染规律及其原因。结果表明,絮凝出水作为MBR进水时膜污染速率较污水原水降低47%且膜组件的维护性清洗时间间隔由10 d延长至16 d;MBR处理污水原水的膜池混合液中胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substances,EPS）和溶解性微生物产物（Soluble Microbial Products,SMP）浓度分别为4.76和3.94 g/L,而处理絮凝出水时的EPS和SMP浓度值分别为3.97和2.23 g/L。两阶段MBR膜池混合液各粒径值总体上均呈现先增大后减小的趋势,第1和第2阶段的最大粒径体积百分比分别出现在第16天和第23天,第1阶段EPS浓度和SMP浓度均随着颗粒粒径的增大而减小,第2阶段EPS浓度随着颗粒粒径的增大而增大但SMP浓度与颗粒物粒径之间无变化规律;MBR处理污水原水的膜池混合液颗粒粒径的峰值较分散,且16 d后峰值向小粒径方向移动,而处理絮凝出水的峰值粒径相对稳定,且峰值粒径对应的最大体积百分比从3.57%增加至5.95%。MBR对2种进水的化学需氧量（Chemical Oxygen Demand,COD）去除率均可达90%以上,氨氮（Ammonia Nitrogen,NH3-N）去除率均接近90%,对絮凝出水的总磷（Total Phosphorus,TP）处理效果高于污水原水。絮凝预处理使膜池混合液的EPS和SMP浓度降低且SMP蛋白质浓度显著降低（P<0.05）、膜池混合液颗粒粒径显著增加（P<0.05）,有效减缓了MBR的膜污染,絮凝预处理与MBR组合可望为高浓度奶牛场污水处理提供可靠的技术途径。     

浸没式膜生物反应器处理猪场污水运行参数优化

污水处理是目前猪场废弃物污染防治的难题,结合猪场污水原水可生化性较好的特点,作者开展了浸没式膜生物反应器(MBR)处理猪场污水运行参数优化试验研究。试验选择3种溶解氧质量浓度(DO:1.5、1.5~3.0和3.0 mg/L)、3种水力停留时间(HRT:0.75、1.5和3.0 d)和3种回流比(200%、300%和400%),根据正交试验设计形成9个处理组,分3批在河南省某人工干清粪猪场进行试验,每批试验运行50 d(20 d驯化期+30 d试验期)。MBR有效容积30 L,自动进水和出水,污泥停留时间控制在25~30 d,反应器内水温控制在(20±5)℃,调节p H值为7~8。结果表明,当膜生物反应器进水化学需氧量(COD)、氨氮(NH4+-N)、总氮(TN)和总磷(TP)质量浓度分别为(3 277±1 192)、(203.8±51.2)、(361.0±133.3)和(65.0±23.1)mg/L时,出水的COD、NH4+-N、TN和TP质量浓度分别为(202±201),(56.6±54.0)、(91.6±69.1)和(19.2±10.0)mg/L,对应的去除率分别为94.3%±5.8%、70.0%±27.2%、70.7%±20.7%和68.3%±17.4%。MBR在去除污染物的同时,对污水中粪大肠菌群具有较好的去除作用,去除率达到99.9%±0.08%,试验中86.4%的MBR出水粪大肠菌群数能达到国家标准的卫生学指标要求。通过正交试验的极差分析发现运行参数对COD和NH4+-N去除效果的影响顺序为DOHRT回流比,对TP去除效果影响的顺序为HRTDO回流比,并优化出MBR最佳运行参数为DO 1.5~3.0 mg/L、HRT 3.0 d和回流比300%,对应试验中的处理4,其出水的COD、NH4+-N和TP质量浓度分别为(69.3±48.7)、(10.0±8.2)和(14.0±9.9)mg/L,相应的去除率分别为97.8%±1.5%、93.8%±5.0%和81.5%±14.2%。MBR出水可采用紫外线杀菌,杀菌后出水可望回用于圈舍冲洗以减少猪场生产的水资源消耗。     

集约化猪场粪污处理工艺的研究

根据我国集约化猪场排粪方式和粪水的特性，提出了采用人工清粪方式、固液分离机+沉淀+UASB+SBR+水生植物塘的污水处理工艺和猪粪（渣）堆沤发酵生产有机肥的粪污处理新工艺。经上海市嘉定种畜场污水处理工程实践证明：在保证污水全面达标排放和猪粪（渣）无害化处理的前提下，新工艺比常规工艺节约工程投资35%、节约运行电费65%左右，经济效益好。     

猪场厌氧出水后续处理效果的测定

针对猪场污水厌氧处理出水的有机物浓度高，后续处理困难的问题，该试验对石灰混凝法处理猪场高浓度厌氧出水的效果进行了测试，并与氧化塘的处理效果进行比较分析。试验中选择了1和5g／L两种石灰投加剂量，对沉淀1、2、3、4、5和6h的净化效果进行取样分析；并对氧化塘猪场污水处理工艺连续取样三天，分析处理效果。结果表明：石灰混凝法投加剂量为5g／L、沉淀时间为5h时，对COD的去除率高达57.8％，明显好于氧化塘的去除效果；但对氨氮的去除率低于氧化塘。石灰混凝法沉淀时间短，基建投资小，可作为猪场污水进入二级处理或深度处理工艺前的可选择性过渡工艺。     

集约化猪场粪污处理工艺的研究

根据我国集约化猪场排粪方式和粪水的特性，提出了采用人工清粪方式、固液分离机+沉淀+UASB+SBR+水生植物塘的污水处理工艺和猪粪（渣）堆沤发酵生产有机肥新的粪污处理工艺。经上海市嘉定种畜场污水处理工程实践证明：在保证污水全面达标排放和猪粪（渣）无害化处理的前提下，新工艺比常规工艺节约工程投资35%、节约运行电费65%左右，经济效益好。     

人工湿地处理赣南新农村生活污水探讨

陈述了赣南新农村生活污水的特点、污水处理模式的选择及人工湿地处理技术的研究及应用现状。认为人工湿地用作村镇生活污水的处理系统具有处理效果好、工艺简单、运行管理方便、生态环境效益显著、投资少等特点,很适合赣南新农村的发展要求、环保条件和经济状况。     

猪场厌氧出水后续处理效果的测定

针对猪场污水厌氧处理出水的有机物浓度高,后续处理困难的问题,该试验对石灰混凝法处理猪场高浓度厌氧出水的效果进行了测试,并与氧化塘的处理效果进行比较分析。试验中选择了1g／L和5g／L两种石灰投加剂量,对沉淀1、2、3、4、5和6h的净化效果进行取样分析;并对氧化塘猪场污水处理工艺连续取样三天,分析处理效果。结果表明:石灰混凝法投加剂量为5g／L、沉淀时间为5h时,对COD的去除率高达57．8％,明显好于氧化塘的去除效果;但对氨氮的去除率低于氧化塘。石灰混凝法沉淀时间短,基建投资小,可作为猪场污水进入二级处理或深度处理工艺前的可选择性过渡工艺。     

华南地区达标排放的畜禽养殖业污水处理场能量自给率的研究

从畜禽场污水处理能量自供率出发，根据对板岭原种猪场能量消耗和沼气发电一年的测试，分析研究华南地区达标排放的猪场污水处理场的能量自供率，为畜禽养殖场污水处理的研究、设计等提供可靠的对策和依据。结果表明：畜禽养殖场污水处理场只要是能量消耗是好氧，厌氧提供的能量收污水温度的影响，华南地区达标排放型污水处理场能量自供率在60%左右。     

猪场废水常温短程硝化特性

为实现短程脱氮处理高氨氮猪场废水,在非限制溶解氧条件下,采用序列式活性污泥法（SBR）工艺处理某猪场废水,考察了温度、氨氮质量浓度及曝气时间等因素对短程硝化特性的影响。试验结果表明,SBR工艺能够有效去除猪场废水中的氨氮,处理效果稳定,且全部试验过程均有短程硝化现象发生,短程硝化的实现为低化学需氧量（COD）、高质量浓度尿素废水处理工艺的优化奠定基础。当进水氨氮质量浓度在250 mg/L以下时,氨氮质量浓度和反应温度（即使其在15℃时）对氨氮去除效果和亚硝酸盐积累率影响不大,二者均在80%左右,长时间曝气并未对短程硝化造成影响;高质量浓度氨氮废水生物处理过程中,亚硝酸盐积累是游离氨（FA）和游离亚硝酸（FNA）共同抑制作用的结果。     

太湖流域农村生活污水处理技术模式调查和分析——以江苏省为例

通过对太湖流域农村生活污水处理技术模式的调查研究,选取4种典型处理技术:DSP-SH(Anaerobic-Anoxic-Oxic,A~2/O)生物脱氮除磷技术、Hy Wat海沃特复合生物滤池技术、膜生物反应技术(Membrane Bio-Reactor,MBR)以及活性污泥法(Sequencing Batch Reactor Activated Sludge,SBR)进行分析比较。结果表明:除Hy Wat海沃特复合生物滤池技术处理效果基本达标外,DSP-SH(A~2/O)技术、SBR技术以及MBR技术对氮、磷去除效果较差,均未稳定达到一级B标准,需定期加药提高去除率。4种污水处理技术的投资及占地面积均较低,DSP-SH(A~2/O)和Hy Wat海沃特复合生物滤池技术的操作管理和后续维护均比较方便;MBR技术污水处理效果好,但运行费用较高,适用于经济较发达或对出水要求较高的地区;SBR技术运行方便灵活且费用适中,适用于受地形、占地面积限制的农村集中居住地。只有因地制宜地选用水处理技术模式,并结合稳定有效的资金投入和管理维护机制,才能保障农村生活污水处理达到预期目标。     

猪场废水灌溉对潮土交换性盐基离子含量的影响

通过田间小区试验,研究了猪场废水处理工艺中3个阶段出水（原水、厌氧水和仿生态塘水）与地下水1∶5混水和厌氧水不同灌溉量灌溉对土壤中交换性盐基离子含量的影响。结果表明,厌氧水不同灌溉量对土壤中交换性钾含量影响显著,与对照相比,厌氧水高量灌溉、中量灌溉、低量灌溉分别使0～20cm和20～40cm土层中交换性钾含量提高了291.76%、152.70%、83.11%和116.10%、74.29%、49.85%;对交换性钠、钙、镁含量有一定影响,但处理间未达到显著水平。不同阶段出水混水灌溉对交换性钾、钠、钙、镁的含量处理间未达到显著水平,但土壤中交换性钾和钠含量在0～20cm和20～40cm和处理间呈现了相反的变化趋势,验证了竞争吸附点位理论。     

基于改进秸秆床发酵系统的厌氧发酵产沼气特性

为同时解决农业秸秆和分散式畜禽养殖废水的资源化问题,以打捆秸秆为固定相,以猪粪废水为流动相,构筑秸秆床厌氧反应器,并在反应器后部连接废水二级厌氧反应器,研究秸秆床发酵系统的产气特性及可行性。结果表明:秸秆床发酵系统可同时处理打捆秸秆和猪粪废水,且不影响各发酵原料的厌氧生物转化率,秸秆床发酵系统中秸秆干物质产气量为394.96 mL/g,略高于秸秆单独发酵(382.11 mL/g);秸秆床发酵系统产气稳定性大幅提高,避免了单一发酵原料日产气量波动较大的问题,对产气中平均甲烷体积分数影响明显,秸秆床发酵系统、纯猪粪废水和纯秸秆发酵产气中平均甲烷体积分数分别为57.40%、60.37%和47.32%;与各物料单独发酵相比,秸秆床发酵系统平均容积产气率大幅提高,纯秸秆和猪粪废水单独发酵容积产气率仅为秸秆床发酵系统的69.42%和66.94%;试验35 d后,秸秆机械强度和孔隙度明显降低,秸秆互相粘结导气性下降,造成秸秆上浮严重及进水短流,反应器出水化学需氧量浓度快速增加并稳定在较高浓度,故在秸秆床反应器后部必须连接废水二级厌氧反应器以进一步处理秸秆床反应器出水。综合以上结果,采用秸秆床发酵系统同时处理打捆秸秆和猪粪废水是可行的,但需解决发酵后期秸秆上浮、导向性下降和进水短流等问题。     

猪场废水灌溉对潮土磷素肥力的影响

在北方缺水地区利用猪场废水对冬小麦进行小区灌溉试验,分析不同水质及水量灌溉处理土壤剖面全磷和速效磷的时空分布特征.结果表明:不同水质灌溉处理土壤全磷和速效磷在土层中的分布特征相似,均随深度增加含量逐渐减少;厌氧水不同灌溉量处理土壤全磷和速效磷含量与灌水量呈正比关系;收获后,各处理土壤耕层(0-40cm)磷素累积量均有所增加,磷素活化系数明显增大,大部分在7%～9%之间,高量厌氧水灌溉处理达到10.4%.采用未经处理的猪场废水多次灌溉后,过量磷素向下层土壤淋溶现象明显;高量厌氧水灌溉土壤耕层累积大量速效磷,易随地表径流污染周围水体.这两种类型的猪场废水不适于作为磷源进行农田灌溉.     

利用qPCR定量检测水体中猪源拟杆菌特异性生物标记的研究

以猪排泄物构建的污染水体为研究对象,通过寄主特异性引物识别水体中猪源拟杆菌16SrRNA基因的特异性基因标记（又称为特异性生物标记）,并根据特异性生物标记的定量检测,确定粪便拟杆菌的污染量,以明确水体受猪场废水污染的程度。在比较3种不同DNA提取方法的基础上,选择并改进CTAB法,建立了一种适合提取水样中猪排泄物总DNA的改良CTAB法。3对不同猪源寄主特异性引物的特异性验证结果表明,引物3（Bac32F／Bacl08R）的特异性好,检出下限在4．09E＋02~1．60E＋03拷贝数之间,更适用于水体中猪源拟杆菌属特异性生物标记的检测。不同混合污水中其他寄主来源的拟杆菌对猪源拟杆菌属特异性生物标记无影响,表明该方法可排除其他寄主来源拟杆菌的干扰,具有很好的特异性。